Коэффициент использования тепловых нейтронов - это доля тепловых нейтронов, поглощенных делящимися под действием тепловых нейтронов нуклидами топлива (235U и 239Pu), от общего числа тепловых нейтронов поколения (поглощаемых всеми материалами активной зоны).
Диффузия любого избежавшего утечки теплового нейтрона заканчивается его поглощением, причём часть тепловых нейтронов поглощается ядрами замедлителя, другая - ядрами теплоносителя, третья - в конструкционных материалах активной зоны, четвёртая - ядрами разжижителя топлива, пятая - ядрами урана-238, и, наконец, шестая - ядрами, делящимися под действием тепловых нейтронов - 235U и 239Pu. Именно эта последняя доля поглощений тепловых нейтронов является потенциально-созидательной, так как эти поглощения имеют хорошие шансы завершиться делениями указанных ядер, в то время как поглощения тепловых нейтронов любыми другими материалами активной зоны заканчиваются бесполезным для дела радиационным захватом.
Приведенное выше определение θ дано применительно к общему числу тепловых нейтронов поколения, поглощаемых в активной зоне, но величину коэффициента использования тепловых нейтронов можно выразить и безотносительно к понятию поколения нейтронов как отношение средних скоростей поглощения тепловых нейтронов делящимися нуклидами и всеми материалами единичного объёма активной зоны. Поэтому в самом общем случае:
Диффузия любого избежавшего утечки теплового нейтрона заканчивается его поглощением, причём часть тепловых нейтронов поглощается ядрами замедлителя, другая - ядрами теплоносителя, третья - в конструкционных материалах активной зоны, четвёртая - ядрами разжижителя топлива, пятая - ядрами урана-238, и, наконец, шестая - ядрами, делящимися под действием тепловых нейтронов - 235U и 239Pu. Именно эта последняя доля поглощений тепловых нейтронов является потенциально-созидательной, так как эти поглощения имеют хорошие шансы завершиться делениями указанных ядер, в то время как поглощения тепловых нейтронов любыми другими материалами активной зоны заканчиваются бесполезным для дела радиационным захватом.
Приведенное выше определение θ дано применительно к общему числу тепловых нейтронов поколения, поглощаемых в активной зоне, но величину коэффициента использования тепловых нейтронов можно выразить и безотносительно к понятию поколения нейтронов как отношение средних скоростей поглощения тепловых нейтронов делящимися нуклидами и всеми материалами единичного объёма активной зоны. Поэтому в самом общем случае:
Изображение
где индексами Rai обозначены скорости поглощения тепловых нейтронов: Ra5 - ядрами 235U, Ra9 - ядрами 239Pu, Ra8 - ядрами 238U, Rap - ядрами разжижителя топлива (например, кислорода в UO2), Raкм – ядрами конструкционных материалов активной зоны, Raтн - ядрами теплоносителя, Raз - ядрами замедлителя.
Выражение для скорости реакции поглощения (Rai = ∑ai Ф) нам давно известно, но дело в том, что в гетерогенном реакторе:
- во-первых, каждый материал в активной зоне занимает различный по величине (и по форме) объём;
- во-вторых, распределение величины плотности потока тепловых нейтронов в активной зоне и в объёме каждого материала, как уже известно, существенно неравномерно, а, значит, средние значения плотности потока тепловых нейтронов в объёмах различных материалов активной зоны также будут явно различны.
Все это делает задачу нахождения θ в гетерогенном реакторе достаточно непростой. Попробуем, пойдя от простого к сложному, понять, как решается эта задача.
Выражение для скорости реакции поглощения (Rai = ∑ai Ф) нам давно известно, но дело в том, что в гетерогенном реакторе:
- во-первых, каждый материал в активной зоне занимает различный по величине (и по форме) объём;
- во-вторых, распределение величины плотности потока тепловых нейтронов в активной зоне и в объёме каждого материала, как уже известно, существенно неравномерно, а, значит, средние значения плотности потока тепловых нейтронов в объёмах различных материалов активной зоны также будут явно различны.
Все это делает задачу нахождения θ в гетерогенном реакторе достаточно непростой. Попробуем, пойдя от простого к сложному, понять, как решается эта задача.
- 7.2.1. Величина θ в гомогенной среде из 235U и замедлителя
- 7.2.2. Величина θ в гетерогенной двухзонной цилиндрической ячейке, состоящей из цилиндрического топливного блока
- 7.2.3. Величина θ в цилиндрической двухзонной ячейке с топливным блоком сложного состава
- 7.2.4. Нахождение коэффициента использования тепловых нейтронов в многозонных ячейках реальных энергетических тепловых реакторов
- 7.2.5. Нахождение θ в более сложных многозонных ячейках
- 7.2.6. Зависимости величины θ от определяющих ее факторов